KR20230158424A - 내부에 스캐빈저를 배치시킬 수 있는 불화 칼슘 단결정 제조장치 - Google Patents
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Abstract
내부에 스캐빈저를 배치시킬 수 있는 불화 칼슘 단결정 제조장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 불화 칼슘 융액으로부터 불화 칼슘 단결정을 성장시키는 불화 칼슘 단결정 제조장치에 있어서, 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성이 배치될 수 있는 공간을 제공하는 챔버와 상기 챔버 내 구비되고, 장입되는 불화 칼슘 융액을 저장하는 도가니와 상기 도가니가 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록. 상기 도가니로 열을 공급하는 히터와 상기 챔버 내 최외곽에 구현되어, 상기 도가니의 온도를 유지시키는 단열부와 융액을 불화 칼슘 단결정으로 성장시키는 시드와 내부에 스캐빈저를 장입하며, 기체가 유출입할 수 있는 통로를 구비하는 스캐빈저 장입부 및 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 불화 칼슘 융액으로부터 불화 칼슘 단결정을 성장시키는 불화 칼슘 단결정 제조장치에 있어서, 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성이 배치될 수 있는 공간을 제공하는 챔버와 상기 챔버 내 구비되고, 장입되는 불화 칼슘 융액을 저장하는 도가니와 상기 도가니가 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록. 상기 도가니로 열을 공급하는 히터와 상기 챔버 내 최외곽에 구현되어, 상기 도가니의 온도를 유지시키는 단열부와 융액을 불화 칼슘 단결정으로 성장시키는 시드와 내부에 스캐빈저를 장입하며, 기체가 유출입할 수 있는 통로를 구비하는 스캐빈저 장입부 및 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치를 제공한다.
Description
본 실시예는 내부에 스캐빈저를 배치시킬 수 있으며 고품질의 광학특성을 갖는 불화 칼슘 단결정을 제조하는 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
불화 칼슘 단결정체는 넓은 파장대역, 특히 극자외선(EUV: Extra Ultra Violet) 파장대역에 걸쳐 높은 투과율, 저굴절률, 저분산 특성 및 우수한 화학적 안정성을 갖는다. 이에, 불화 칼슘 단결정체는 렌즈 또는 프리즘 등 다양한 광학구성으로 구현되어 사용되고 있다. 통상적으로 불화 칼슘 단결정체는 브릿지만법을 이용하여 성장한다. 하지만, 대구경 불화 칼슘 성장을 위해서는 초크랄스키법에 의헤 제조된다.
초크랄스키법은 도가니 내에 장입된 불화 칼슘 융액에 일정 방향으로 회전하는 시드(Seed)를 접촉시킨 후, 시드를 서서히 인상시키며 결정을 성장시키는 방법이다. 시드가 인상하며 불화 칼슘 융액은 결정으로 성장한다.
한편, 전술한 방법과 같이 불화 칼슘 융액이 불화 칼슘 단결정으로 제조됨에 있어, 상당한 시간이 소요된다. 그에 따라 불화 칼슘 융액 내에서 플루오린 기체(F2)가 기화되는데, 그로 인해 금속 성분과 외부 불순물이 결합하는 문제가 발생하게 된다. 불순물의 대표적인 예로서, 산소(O2)가 있다. 산소가 금속 성분과 결합하여 산소 성분이 불화 칼슘 단결정 내 존재하게 될 경우, 단결정의 광학 특성, 예를 들어 투과율은 현저히 떨어지는 문제를 야기하게 된다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 종래에는 불화칼슘 융액 내에 전술한 불순물을 제거하기 위한 스캐빈저를 함께 혼합하여 사용해왔다. 스캐빈저가 포함됨에 따라, 불화 칼슘 성분과 불순물이 결합하는 것을 스캐빈저 성분이 방지할 수 있었다. 그러나 스캐빈저 성분이 불화칼슘 융액 내 포함함에 따라, 스캐빈저로부터 유래된 성분이 불화 칼슘 단결정 내 잔존하는 문제가 발생한다.
본 발명의 일 실시예는, 내부에 스캐빈저를 배치시키되 불화칼슘 융액과 혼합되는 것을 방지하여, 고품질의 광학특성을 갖는 불화 칼슘 단결정을 제조하는 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 불화 칼슘 융액으로부터 불화 칼슘 단결정을 성장시키는 불화 칼슘 단결정 제조장치에 있어서, 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성이 배치될 수 있는 공간을 제공하는 챔버와 상기 챔버 내 구비되고, 장입되는 불화 칼슘 융액을 저장하는 도가니와 상기 도가니가 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록. 상기 도가니로 열을 공급하는 히터와 상기 챔버 내 최외곽에 구현되어, 상기 도가니의 온도를 유지시키는 단열부와 융액을 불화 칼슘 단결정으로 성장시키는 시드와 내부에 스캐빈저를 장입하며, 기체가 유출입할 수 있는 통로를 구비하는 스캐빈저 장입부 및 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐빈저 장입부는 중심부에 중공을 갖는 도넛 형태로 구현되며, 내부에 스캐빈저가 위치할 수 있도록 하는 공간을 제공하는 몸체 및 상기 몸체 내에 복수 개로 구현되어, 기체가 상기 몸체 내·외부로 유출입할 수 있도록 하는 관통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 몸체는 상기 중공이 구현된 내측면에, 몸체 내부로 스캐빈저를 장입할 수 있도록 하는 스캐빈저 주입구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 관통공은 상기 몸체의 상단부 및 내측면에 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 관통공은 상기 몸체의 상단부에 구현되어 상부로부터 유입되는 기체가 상기 몸체 내부로 유입될 수 있도록 하고, 상기 몸체의 내측면에 구현되어 유입된 기체가 상기 몸체 외부로 유출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치는 상기 스캐빈저 장입부의 일부분과 물리적으로 연결되어, 상기 스캐빈저 장입부를 승·하강시키는 장입부 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐빈저 장입부는 다면체 형태로 구현되며, 내부에 스캐빈저를 안착시킬 공간을 포함하는 몸체와 상기 몸체의 일면에 구현되어, 스캐빈저가 외부에서 상기 몸체 내로 주입될 수 있도록 하는 스캐빈저 주입구 및 상기 몸체의 다른 일면에 구현되어, 기체가 유출입할 수 있도록 하는 관통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐빈저 주입구는 상기 몸체의 일면과 그에 마주보는 일면에 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 관통공은 상기 몸체의 다른 일면과 그에 마주보는 일면에 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 불화 칼슘 단결정 제조장치는 상기 스캐빈저 장입부의 일면에 물리적으로 결합되어, 자신을 중심으로 상기 스캐빈저 장입부를 회전시키는 장입부 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 내부에 스캐빈저를 배치시키되 불화칼슘 융액과 혼합되는 것을 방지하여, 고품질의 광학특성을 갖는 불화 칼슘 단결정을 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내로 유입되는 불활성 기체의 흐름을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 스캐빈저 장입부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 스캐빈저의 종류에 따라 기화되는 온도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 동작을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 스캐빈저 장입부의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 동작을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내로 유입되는 불활성 기체의 흐름을 예시한 도면이다.
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도 4는 스캐빈저의 종류에 따라 기화되는 온도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 동작을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 스캐빈저 장입부의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 동작을 예시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 스캐빈저의 종류에 따라 기화되는 온도를 도시한 그래프이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 동작을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치(100)는 챔버(110), 단열부(120), 도가니(130), 도가니 지지부(140), 도가니 이동부(145), 히터(150), 시드(160), 시드 이동부(165), 스캐빈저 장입부(170), 장입부 이동부(175) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
불화 칼슘 단결정 제조장치(100, 이하에서 '제조장치'라 약칭함)는 장입되는 불화 칼슘 융액(이하에서 '융액'이라 약칭함)을 불화 칼슘 단결정으로 결정화시키되, 내부에 스캐빈저를 장입시켜 필연적으로 유입될 수밖에 없는 불순물과 융액의 접촉을 방지한다. 이에 따라, 제조장치(100)에 의해 제조된 불화 칼슘 단결정은 내부에 불순물을 포함하지 않음에 따라 고품질의 광학특성을 가질 수 있다. 여기서, 불화 칼슘은 불화 마그네슘(MgF2), 불화 스트론튬(SrF2) 또는 불화 바륨(BaF2) 등 플루오린 원소와 알칼리토금속이 결합된 결합물로 대체될 수 있다.
통상적으로, 융액으로부터 기화하는 플루오린 기체의 배출을 방지하기 위해, 제조장치(100) 내로 불활성 기체가 주입된다. 주입되는 불활성 기체의 대표적인 예로는 아르곤(Ar) 가스가 존재한다. 불활성 기체는 플루오린 기체가 제조장치(100) 외부로 배출되려는 방향과 반대방향으로 주입되며, 플루오린 기체의 배출을 방해한다. 이때, 제조장치(100)는 내부에 스캐빈저를 장입하고 있으며, 기화되는 스캐빈저(가스)가 불활성 기체를 따라 함께 이동하도록 한다. 이에 따라, 제조장치(100) 내에서 스캐빈저 가스가 불순물 또는 융액과 접촉하며, 불순물을 제거하는 동시에 융액을 추가적으로 불소화한다.
또한, 제조장치(100)는 융액이 저장된 공간과 단결정이 성장한 공간에 명확한 온도분포를 가짐으로써, 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다.
챔버(110)는 제조장치(100)의 구성이 배치될 수 있는 공간을 내부에 포함한다. 이에 따라, 챔버(110)는 제조장치(100)의 구성이 배치될 수 있도록 하여, 제조장치(100)의 구성을 외력으로부터 보호한다. 챔버(110)는 열전도율이 낮은 소재로 구현되어, 챔버(110) 외부와 내부의 열교환을 차단할 수 있다.
챔버(110)의 최상단의 일부분은 개방되어, 시드(160)가 시드 이동부(165)에 의해 승·하강할 수 있도록 하며, 챔버(110) 내부로 불활성 기체가 유입될 수 있도록 한다.
단열부(120)는 챔버(110) 내 최외곽에 구현되어, 도가니(130) 의 온도가 균일하게 유지될 수 있도록 한다. 단열부(120)는 내부가 빈 원통형으로 구현되며, 챔버(110)의 높이방향으로 최하단의 높이는 적어도 도가니(130)의 최하단부보다 낮게 형성되며, 최상단의 높이는 적어도 도가니(130)의 최상단부보다 높게 형성된다.
도가니(130)는 장입되는 융액을 저장하며, 히터(150)로부터 열을 제공받아 융액이 응고되지 않도록 불화 칼슘의 융점 이상의 온도를 유지한다. 도가니(130)는 열 전도율이 우수한 소재로 구현되어, 히터(150)로부터 공급되는 열을 받아 도가니(130) 내부 온도가 상승하며 융액의 융점 이상의 온도를 유지한다. 이에 따라, 도가니(130)는 장입되는 융액을 저장하며, 저장하는 과정에서 장입된 융액이 응고하지 않도록 한다. 도가니(130)는 시드(160)가 저장된 융액으로부터 불화 칼슘 단결정을 성장시킬 수 있도록 한다.
도가니 지지부(140)는 도가니(130)를 지지한다. 도가니 지지부(140)는 도가니(130)의 단면적보다 넓은 면적을 가지며, 자신의 상단으로 도가니(130)를 지지한다. 도가니 지지부(140)는 자신의 상단에 도가니(130)를 지지함으로써, 평시에도 안정적으로 도가니(130)가 배치되어 있도록 함과 동시에, 도가니(130)가 후술할 도가니 이동부(145)로부터 외력을 직접 받아 이동하는 것이 아닌 도가니 지지부(140)의 이동으로 간접적으로 이동할 수 있도록 한다.
도가니 이동부(145)는 도가니 지지부(140)의 일면과 접촉하며, 도가니 지지부(140)를 승·하강시키거나 회전시킨다. 도가니 이동부(145)는 도가니 지지부(140)의 일면, 특히, 도가니(130)가 안착된 면의 반대면과 접촉하며, 도가니 지지부(140)를 승·하강시키거나 회전시킨다. 도가니 이동부(145)에 의해 도가니 지지부가 승·하강하거나 회전하며, 도가니 지지부(140)와 함께 도가니(130)도 승·하강하거나 회전하게 된다.
히터(150)는 도가니(130)로 열을 공급한다. 히터(150)는 내부가 빈 원통형으로 구현되어, 도가니(130)의 외곽에 배치되어 도가니(130)로 열을 공급한다. 히터(150)는 도가니(130)가 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록 한다.
히터(150)는 도가니(130)와 간격을 두고 배치되어, 도가니(130)와 히터(150) 간에 불활성 기체가 유동할 수 있도록 한다.
시드(160)는 시드 이동부(165)에 의해 승·하강하며, 융액을 불화 칼슘 단결정으로 성장시킨다. 시드(160)는 시드 이동부(165)에 의해 챔버(110)의 최상단 개방된 부분으로 하강하며 융액의 표면과 접촉하게 되며, 접촉 후 시드 이동부(165)에 의해 회전하는 동시에 서서히 승강하며 단결정을 성장시킨다.
시드 이동부(165)는 시드(160)를 승·하강시키는 동시에 회전시킨다. 시드 이동부(165)는 시드(160)에 의해 단결정이 성장할 수 있도록 시드(160)를 승·하강시키는 동시에 회전시킨다.
스캐빈저 장입부(170)는 내부에 스캐빈저를 장입하며, 불활성 기체 또는 기화된 스캐빈저 가스가 유출입할 수 있는 통로를 구비한다. 스캐빈저 장입부(170)는 내부에 스캐빈저를 장입할 수 있는 공간을 구비하여, 자신의 내부에 스캐빈저를 장입한다. 이때, 스캐빈저 장입부(170)는 자신의 내부로 기체가 유입되거나 자신의 내부에서 외부로 기체가 유출할 수 있는 구멍을 포함하여, 제조장치(100)로 유입된 불활성 기체가 자신의 내부로 유입될 수 있도록 하고, 자신의 내부로 유입된 불활성 기체가 자신의 외부로 유출될 수 있도록 한다. 이때, 스캐빈저 장입부(170) 내에서 기화된 스캐빈저는, 내부로 유입된 불활성 기체의 흐름에 따라 불활성 기체와 함께 장입부(170) 외부로 유출될 수 있다. 이에 따라, 스캐빈저 장입부(170)는 스캐빈저를 융액과 분리하여 저장함과 동시에, 불활성 기체의 유출·입 구멍을 확보하여 융액으로 스캐빈저 가스를 원활히 공급할 수 있다.
스캐빈저 장입부(170)는 내부에 하나 이상의 스캐빈저를 장입할 수 있다. 스캐빈저는 산소와 함께 제거하고자 하는 불순물(예를 들어, 유기물)의 종류에 따라 다양한 종류로 구현될 수 있다. 예를 들어, 스캐빈저는 불화수소(HF), 불화아연(ZnF2), 불화납(PbF2), 불화나트륨(NaF), 불화리튬(LiF), 불화비스무트(BiF3), 불화은(AgF), 불화구리(CuF2) 또는 불화망간(MnF2)으로 구현될 수 있다. 스캐빈저 장입부(170)는 내부에 하나 이상, 특히, 복수의 스캐빈저를 장입하여, 다양한 종류의 불순물을 일괄적으로 제거할 수 있다. 스캐빈저 장입부(170)의 구체적인 구조는 도 3을 참조하여 후술한다.
장입부 이동부(175)는 스캐빈저 장입부(170)의 일부분과 물리적으로 연결되어, 스캐빈저 장입부(170)를 승·하강시킨다. 장입부 이동부(175)는 스캐빈저 장입부(170)를 승·하강시키며 스캐빈저 장입부(170)와 도가니(130) 간 거리를 조정한다. 스캐빈저 장입부(170)가 도가니(130)와 근접할 경우, 상대적으로 스캐빈저 장입부(170) 주변 및 내부의 온도가 상승하게 되고, 반대의 경우, 상대적으로 스캐빈저 장입부(170) 주변 및 내부의 온도가 하강하게 된다. 장입부 이동부(175)는 스캐빈저 장입부(170)를 승·하강시키며, 스캐빈저 장입부(170) 주변 및 내부의 온도를 조정한다.
제어부(미도시)는 제조장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어한다.
제어부(미도시)는 시드 이동부(165)의 동작을 제어한다. 제어부(미도시)는 시드(160)가 도가니(130)에 장입된 융액의 표면까지 하강하도록 시드 이동부(165)를 제어한다. 시드(160)가 도가니(130)에 장입된 융액의 표면까지 하강한 경우, 시드(160)에 의해 단결정이 성장할 수 있도록 제어부(미도시)는 시드 이동부(165)를 제어하여 시드(160)를 상승시킨다.
제어부(미도시)는 장입부 이동부(175)의 동작을 제어한다. 스캐빈저 장입부(170) 내에는 하나 이상의 스캐빈저가 장입되어 저장되는데, 도 4에 도시된 바와 같이. 각 스캐빈저는 기화되는 온도가 상이할 수 있다. 예를 들어, 어느 하나(도 4에서는 PbO로 언급됨)는 상대적으로 기화되는 온도가 낮을 수 있고, 다른 하나(도 4에서는 ZnO로 언급됨)는 상대적으로 기화되는 온도가 높을 수 있다. 이처럼 기화되는 온도가 상이한 복수의 스캐빈저가 스캐빈저 장입부(170) 내에 장입되어 있을 경우, 스캐빈저 장입부(170)의 주변이나 내부에는 적절한 온도가 구현되어야 장입된 스캐빈저 모두가 원활히 기화될 수 있다. 이를 위해, 제어부(미도시)는 장입부 이동부(175)의 동작을 제어하여, 도 5a에 도시된 바와 같이 스캐빈저 장입부(170)를 도가니(130)에 근접하도록 이동시키거나 도 5b에 도시된 바와 같이 도가니(130)와 멀어지도록 이동시킨다. 제어부(미도시)는 이처럼 제어하여 스캐빈저 장입부(170)의 주변이나 내부의 온도를 상승시키거나 하강시킨다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내로 유입되는 불활성 기체의 흐름을 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 스캐빈저 장입부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스캐빈저 장입부(170)는 몸체(310) 및 관통공(320)을 포함한다.
몸체(310)는 내부에 스캐빈저가 위치할 수 있도록 하는 공간을 제공한다. 몸체(310)는 중심부에 중공(315)을 갖는 도넛 형태로 구현될 수 있어, 몸체(310)의 중앙으로 시드(160)가 위치할 수 있도록 한다.
몸체(310)는 중공(315)이 구현된 내측면에, 몸체 내부로 스캐빈저를 장입할 수 있도록 하는 스캐빈저 주입구(미도시)를 더 포함한다. 몸체(310)의 스캐빈저 주입구(미도시)는 개방된 형태로 구현되어, 해당 위치로 스캐빈저를 장입할 수 있도록 한다.
관통공(320)은 몸체(310)에 복수 개 구현되어, 불활성 기체 또는 스캐빈저 가스가 몸체(310) 내·외부로 유출입할 수 있도록 한다. 관통공(320)은 주로, 몸체(310)의 내측면과 상단부에 구현된다. 관통공(320)은 몸체(310)의 상단부에 구현되어, 제조장치(100)의 상부로부터 유입되는 불활성 기체가 몸체(310) 내부로 유입될 수 있도록 한다. 한편, 관통공(320)은 몸체(310)의 내측면에 구현되어, 유입된 불활성 기체 및 불활성 기체를 따라 기화된 스캐빈저 가스가 몸체(310) 외부로 유출될 수 있도록 한다.
스캐빈저 장입부(170)가 이와 같은 구조를 가짐에 따라, 불활성 기체는 도 2에 도시된 바와 같이 진행한다. 전술한 대로, 불활성 기체가 챔버(110)의 최상단에서 챔버(110) 내로 유입된다. 챔버(110) 내로 유입된 불활성 기체는 스캐빈저 장입부(170)로 유입된다. 스캐빈저 장입부(170)로 유입된 불활성 기체는 스캐빈저 장입부(170)로부터 배출되어, 도가니(130)와 히터(150)의 사이 공간으로 진행하며 도가니 이동부(145)와 챔버(110) 간에 형성되는 틈으로 배출된다.
불활성 기체의 이와 같은 흐름에 따라, 플루오린 기체의 도가니(130) 외부로의 배출을 최대한 방지할 수 있다. 또한, 스캐빈저 장입부(170) 내 장입되어 기화된 스캐빈저 가스 역시, 스캐빈저 장입부(170)로부터 배출되어 도가니(130) 내 융액과 접촉할 수 있으며, 챔버(110) 내부를 유동할 수 있다. 이에 따라, 스캐빈저 가스가 융액 또는 챔버(110) 내부로 유입된 불순물을 원활하면서 효과적으로 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 구성을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 스캐빈저 장입부의 구성을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치의 동작을 예시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 불화 칼슘 단결정 제조장치(500, 이하에서 '제조장치'라 약칭함)는 제조장치(100) 내 나머지 구성은 모두 포함하며, 스캐빈저 장입부(170) 및 장입부 이동부(175) 대신 스캐빈저 장입부(610)와 장입부 회전부(615)를 포함한다.
스캐빈저 장입부(610)는 스캐빈저 장입부(170)와 마찬가지로 내부에 스캐빈저를 장입하며, 불활성 기체 또는 기화된 스캐빈저 가스가 유출입할 수 있는 통로를 구비한다. 스캐빈저 장입부(610)는 스캐빈저 장입부(170)와 동일한 동작을 수행하되, 도 7에 도시된 바와 같이 상이한 구조를 갖는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스캐빈저 장입부(610)는 몸체(710), 스캐빈저 주입구(720) 및 관통공(730)을 포함한다.
몸체(710)는 다면체 형태로 구현되어, 내부에 스캐빈저를 장입하며, 일면에는 스캐빈저 주입구(720)가 다른 일면으로는 복수의 관통공(730)을 포함한다.
몸체(710)는 내부에 스캐빈저가 안착될 수 있는 공간(715)을 포함하여, 장입된 스캐빈저를 자신의 내부에 안착시킨다.
몸체(710)는 자신의 하나 이상의 일면에 스캐빈저 주입구(720)를 포함하여, 스캐빈저가 외부에서 스캐빈저 안착공간(715)으로 주입될 수 있도록 한다. 스캐빈저의 주입이 용이하게 수행될 수 있도록, 몸체(710)는 일면과 그에 마주보는 일면에 스캐빈저 주입구(720)를 포함할 수 있다.
몸체(710)는 자신의 하나 이상의 다른 일면에 기체가 유출입할 수 있는 관통공(730)을 포함한다. 몸체(710)는 자신의 하나 이상의 다른 일면에 복수의 관통공(730)을 포함하여, 자신의 내부로 불활성 기체가 유입되거나, 유입된 불활성 기체와 (불활성 기체를 따라) 기화된 스캐빈저 가스가 배출될 수 있도록 한다. 불활성 기체와 스캐빈저 가스의 유동이 원활하도록, 몸체(710)는 다른 일면과 그에 마주보는 또 다른 일면에 각각 복수의 관통공(730)을 포함할 수 있다.
다시 도 6 및 8을 참조하면, 장입부 회전부(615)는 스캐빈저 장입부(610)의 일면에 물리적으로 결합되어, 자신을 중심으로 스캐빈저 장입부(610)를 회전시킨다. 장입부 회전부(615)는 자신을 중심으로 스캐빈저 장입부(610)를 회전시키며, 스캐빈저 장입부(610)가 도가니(130, 보다 구체적으로는 도가니의 연직 상방)와 상대적으로 가까워지거나 도가니(130, 보다 구체적으로는 도가니의 연직 상방)로부터 상대적으로 멀어지도록 한다. 장입부 회전부(615)의 이와 같은 동작에 따라 스캐빈저 장입부(610)의 주변 및 내부의 온도가 상승하거나 하강할 수 있으며, 이에 따라 스캐빈저 장입부(610) 내 복수의 스캐빈저가 장입되더라도 각각이 모두 기화될 수 있다.
이때, 각 장입부 회전부(615)는 스캐빈저 장입부(610)의 장축의 2배 또는 그 이상의 거리만큼 떨어져 위치할 수 있다. 각 장입부 회전부(615)가 전술한 거리만큼 떨어져 위치함에 따라, 각 스캐빈저 장입부(610)가 장입부 회전부(615)에 의해 회전하며 서로 근접하더라도 상호 간에 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 500: 불화 칼슘 단결정 제조장치
110: 챔버
120: 단열부
130: 도가니
140: 도가니 지지부
145: 도가니 이동부
150: 히터
160: 시드
165: 시드 이동부
170, 610: 스캐빈저 장입부
175: 장입부 이동부
310, 710: 몸체
315: 중공
320, 730: 관통공
615: 장입부 회전부
720: 스캐빈저 유입구
110: 챔버
120: 단열부
130: 도가니
140: 도가니 지지부
145: 도가니 이동부
150: 히터
160: 시드
165: 시드 이동부
170, 610: 스캐빈저 장입부
175: 장입부 이동부
310, 710: 몸체
315: 중공
320, 730: 관통공
615: 장입부 회전부
720: 스캐빈저 유입구
Claims (10)
- 불화 칼슘 융액으로부터 불화 칼슘 단결정을 성장시키는 불화 칼슘 단결정 제조장치에 있어서,
상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성이 배치될 수 있는 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버 내 구비되고, 장입되는 불화 칼슘 융액을 저장하는 도가니;
상기 도가니가 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록. 상기 도가니로 열을 공급하는 히터;
상기 챔버 내 최외곽에 구현되어, 상기 도가니의 온도를 유지시키는 단열부;
융액을 불화 칼슘 단결정으로 성장시키는 시드;
내부에 스캐빈저를 장입하며, 기체가 유출입할 수 있는 통로를 구비하는 스캐빈저 장입부; 및
상기 불화 칼슘 단결정 제조장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 스캐빈저 장입부는,
중심부에 중공을 갖는 도넛 형태로 구현되며, 내부에 스캐빈저가 위치할 수 있도록 하는 공간을 제공하는 몸체; 및
상기 몸체 내에 복수 개로 구현되어, 기체가 상기 몸체 내·외부로 유출입할 수 있도록 하는 관통공
을 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제2항에 있어서,
상기 몸체는,
상기 중공이 구현된 내측면에, 몸체 내부로 스캐빈저를 장입할 수 있도록 하는 스캐빈저 주입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제2항에 있어서,
상기 관통공은,
상기 몸체의 상단부 및 내측면에 구현되는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제4항에 있어서,
상기 관통공은,
상기 몸체의 상단부에 구현되어 상부로부터 유입되는 기체가 상기 몸체 내부로 유입될 수 있도록 하고, 상기 몸체의 내측면에 구현되어 유입된 기체가 상기 몸체 외부로 유출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제2항에 있어서,
상기 스캐빈저 장입부의 일부분과 물리적으로 연결되어, 상기 스캐빈저 장입부를 승·하강시키는 장입부 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 스캐빈저 장입부는,
다면체 형태로 구현되며, 내부에 스캐빈저를 안착시킬 공간을 포함하는 몸체;
상기 몸체의 일면에 구현되어, 스캐빈저가 외부에서 상기 몸체 내로 주입될 수 있도록 하는 스캐빈저 주입구; 및
상기 몸체의 다른 일면에 구현되어, 기체가 유출입할 수 있도록 하는 관통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제7항에 있어서,
상기 스캐빈저 주입구는,
상기 몸체의 일면과 그에 마주보는 일면에 구현되는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제7항에 있어서,
상기 관통공은,
상기 몸체의 다른 일면과 그에 마주보는 일면에 구현되는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치. - 제7항에 있어서,
상기 스캐빈저 장입부의 일면에 물리적으로 결합되어, 자신을 중심으로 상기 스캐빈저 장입부를 회전시키는 장입부 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불화 칼슘 단결정 제조장치.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230060681A KR20230158424A (ko) | 2022-05-11 | 2023-05-10 | 내부에 스캐빈저를 배치시킬 수 있는 불화 칼슘 단결정 제조장치 |
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|---|---|
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-
2023
- 2023-05-10 KR KR1020230060681A patent/KR20230158424A/ko unknown
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